CH702452A1

CH702452A1 - Processing apparatus for processing a workpiece by means of at least one liquid jet.

Info

Publication number: CH702452A1
Application number: CH01936/09A
Authority: CH
Inventors: Walter Maurer; Franz Helmhart
Original assignee: Micromachining Ag
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2011-06-30
Also published as: EP2338653A1; EP2338653B1; US20110146467A1; US10391666B2

Abstract

Die Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels mindestens eines Flüssigkeitsstrahls umfasst eine Werkstückauflage (20) und ein Auffangbecken (29) zum Abbau der Energie, welche der mindestens eine Flüssigkeitsstrahl nach Durchdringung des Werkstücks aufweist. Das Auffangbecken (29) ist in Bezug auf die Werkstückauflage (20) freistehend angeordnet, um Übertragungen von Schwingungen des Auffangbeckens auf die Werkstückauflage zu verhindern.The processing device for processing a workpiece by means of at least one liquid jet comprises a workpiece support (20) and a collecting basin (29) for reducing the energy which the at least one liquid jet has after penetrating the workpiece. The sump (29) is arranged free-standing with respect to the workpiece support (20) to prevent transfers of vibrations of the sump to the workpiece support.

Description

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels mindestens eines Flüssigkeitsstrahls gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a processing apparatus for processing a workpiece by means of at least one liquid jet according to the preamble of claim 1.

[0002] Im Betrieb erzeugt die Bearbeitungsvorrichtung einen Flüssigkeitsstrahl, z.B. einen Wasserstrahl, der ein zu schneidendes Material durchdringt und so dieses in zwei oder mehrere Teile trennt. Mach der Durchdringung des Materials weist der Flüssigkeitsstrahl eine gewisse Restenergie auf, die in einem in der Regel mit Wasser gefüllten Auffangbecken (auch «Strahlcatcher» genannt) abgebaut wird. In operation, the processing device generates a liquid jet, e.g. a jet of water that penetrates a material to be cut and thus separates it into two or more parts. By permeating the material, the liquid jet has some residual energy which is dissipated in a catch basin (also called "jet catcher") which is usually filled with water.

[0003] Beim Abbau der Restenergie im Auffangbecken, kann dieses in Schwingungen versetzt werden. Die am Markt angebotenen Vorrichtungen sind als Einheit aufgebaut, indem Auffangbecken und Werkstückauflage fest mit einem Rahmengestell verbunden sind. Fig. 5 zeigt eine derartige bekannte Vorrichtung mit einem Rahmengestell 10 ́, an welchem das Auffangbecken 29 ́ sowie die Werkstückauflage 20 ́ für ein Werkstück 21 ́ befestigt sind. Aufgrund dieser Konstruktion werden die vom Auffangbecken 29 ́ erzeugten Schwingungen über das Rahmengestell 10 ́ auf die Werkstückauflage 20 ́ und schliesslich auf das Werkstück 21 ́ übertragen. Dadurch wird eine präzise Bearbeitung des Werkstücks 21 ́ erschwert. When reducing the residual energy in the catch basin, this can be set in vibration. The offered on the market devices are constructed as a unit by catch basin and workpiece support are firmly connected to a frame. Fig. 5 shows such a known device with a frame 10, to which the catch basin 29 and the workpiece support 20 are fixed for a workpiece 21. Due to this construction, the vibrations generated by the catch basin 29 are transmitted via the frame 10 to the workpiece support 20 and finally to the workpiece 21. As a result, a precise machining of the workpiece 21 is made more difficult.

[0004] Es ist auch bekannt, die Werkstückauflage direkt am Auffangbecken zu befestigen und diese Einheit separat vom Rest der Vorrichtung anzuordnen. Diese Konstruktion ist hinsichtlich Schwingungsübertragung noch ungünstiger, da die beim Betrieb entstehenden Schwingungen des Auffangbeckens direkt auf die Werkstückauflage übertragen werden. Es können sich auch andere äussere Einflüsse, z.B. Vibrationen des Bodens, auf das Werkstück übertragen und/oder das Auffangbecken mit der Werkstückauflage und dem zu schneidenden Werkstück können sich sogar vom Rest der Vorrichtung verschieben. Insgesamt resultieren unerwünschte Ungenauigkeiten in der Bearbeitung und somit ein Qualitätsverlust. It is also known to attach the workpiece support directly to the catch basin and to arrange this unit separately from the rest of the device. This construction is even less favorable in terms of vibration transmission, since the oscillations of the collecting basin arising during operation are transmitted directly to the workpiece support. Other external influences, e.g. Vibrations of the soil, transferred to the workpiece and / or the catch basin with the workpiece support and the workpiece to be cut can even move from the rest of the device. Overall, unwanted inaccuracies in processing and thus a loss of quality result.

[0005] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bearbeitungsvorrichtung anzugeben, welche eine präzise Werkstücksbearbeitung erlaubt. It is an object of the present invention to provide a processing apparatus which allows precise workpiece processing.

[0006] Diese Aufgabe wird durch die Bearbeitungsvorrichtung gemäss dem Patentanspruch 1 gelöst. Die weiteren Ansprüche geben bevorzugte Ausführungen der erfindungsgemässen Bearbeitungsvorrichtung sowie deren Verwendung an. This object is achieved by the processing device according to claim 1. The other claims indicate preferred embodiments of the inventive processing device as well as their use.

[0007] Bei der erfindungsgemässen Bearbeitungsvorrichtung ist das Auffangbecken in Bezug auf die Werkstückauflage freistehend angeordnet. Aufgrund dieser entkoppelten Anordnung können Übertragungen von Schwingungen des Auffangbeckens auf die Werkstückauflage verhindert werden. Dadurch ist ein Werkstück genauer bearbeitbar. In the inventive processing device, the catch basin is arranged free-standing with respect to the workpiece support. Due to this decoupled arrangement transfers of vibrations of the catch basin can be prevented on the workpiece support. As a result, a workpiece is machined more accurately.

[0008] Weitere spezifische Konstruktionsmerkmale und deren Vorteile sind nachfolgend aus der Beschreibung und den Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels ersichtlich, in welchen <tb>Fig. 1<sep>eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Bearbeitungsvorrichtung, <tb>Fig. 2<sep>eine Draufsicht der Vorrichtung gemäss Fig. 1, <tb>Fig. 3<sep>einen Schnitt der Vorrichtung in der Ebene III-III gemäss Fig. 2, <tb>Fig. 4<sep>eine Detailansicht aus Fig. 3, und <tb>Fig. 5<sep>eine perspektivische Ansicht einer bekannten Bearbeitungsvorrichtung darstellen.Further specific design features and their advantages are apparent from the description and drawings of an embodiment, in which <Tb> FIG. 1 <sep> is a perspective view of a processing device according to the invention, <Tb> FIG. 2 <sep> is a plan view of the device according to FIG. 1, <Tb> FIG. 3 <sep> is a section of the device in the plane III-III according to FIG. 2, <Tb> FIG. 4 <sep> a detail view of Fig. 3, and <Tb> FIG. 5 <sep> represent a perspective view of a known processing apparatus.

[0009] Wie Fig. 1 und 2 zeigen, weist die Bearbeitungsvorrichtung einen Träger 10 in Form eines ersten Rahmengestells auf, welches über Trägerfüsse 10a auf dem Boden steht. Diese weisen Löcher auf, um das erste Rahmengestell 10 am Boden festzuschrauben. Auf einer verfahrbaren Brücke 11 ist ein Schneidkopf 12 angeordnet, welcher quer zur Brücke 11 verfahrbar ist und somit in der Ebene sowie vertikal dazu verfahrbar ist. Die Bearbeitungsvorrichtung ist mit den üblichen Komponenten ausgerüstet, um beim Betrieb einen Flüssigkeitsstrahl, z.B. einen Wasserstrahl zu erzeugen, der beim Austritt aus dem Schneidkopf 12 eine Materialschicht entlang einer Kontur trennt. As shown in FIGS. 1 and 2, the processing device comprises a carrier 10 in the form of a first frame, which stands on support feet 10a on the ground. These have holes to screw the first frame 10 to the ground. On a movable bridge 11, a cutting head 12 is arranged, which is movable transversely to the bridge 11 and thus in the plane and vertically movable to it. The processing apparatus is equipped with the usual components to provide a liquid jet, e.g. to produce a jet of water which, upon exiting the cutting head 12, separates a layer of material along a contour.

[0010] Die Bearbeitungsvorrichtung umfasst eine Werkstückauflage 20, auf welcher ein zu bearbeitendes Werkstück 21 aufliegt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Werkstückauflage 20 im inneren Bereich mit einer Ausnehmung 20a versehen und bildet so einen Rahmen, auf welchem das Werkstück 21 am Rand aufliegt. The processing device comprises a workpiece support 20, on which a workpiece 21 to be machined rests. In the present embodiment, the workpiece support 20 is provided in the inner region with a recess 20a and thus forms a frame on which the workpiece 21 rests on the edge.

[0011] Wie auch Fig. 3 zeigt, ist die Bearbeitungsvorrichtung mit Haltemitteln 22 zum Festhalten des Werkstücks 21 versehen. Die Haltemittel 22 sind z.B. als Klemmen ausgebildet, mittels welchen das Werkstück 21 an die Werkstückauflage 20 gedrückt wird. As also shown in FIG. 3, the processing device is provided with holding means 22 for holding the workpiece 21. The holding means 22 are e.g. designed as terminals, by means of which the workpiece 21 is pressed against the workpiece support 20.

[0012] Innerhalb des ersten Rahmengestells 10 ist ein Auffangbecken 29 angeordnet. Dieses umfasst ein zweites Rahmengestell 30, welches über Füsse 30a auf dem Boden steht. Diese weisen Löcher auf, um das zweite Rahmengestell 30 am Boden festzuschrauben. Within the first frame 10, a sump 29 is arranged. This comprises a second frame 30 which stands on feet 30a on the ground. These have holes to screw the second frame 30 to the ground.

[0013] Die Füsse 30a des zweiten Rahmengestells 30 sowie die Trägerfüsse 10a des ersten Rahmengestells 10 können mit Dämpfungselementen versehen sein, so dass Vibrationen zwischen Gestell 30 bzw. 10 und Boden nicht oder nur in gedämpften Masse übertragbar sind. The feet 30a of the second frame 30 and the support legs 10a of the first frame 10 may be provided with damping elements, so that vibrations between frame 30 or 10 and ground or not or only in muted mass are transferable.

[0014] Das Auffangbecken 29 weist eine genügende Tiefe auf, um die Restenergie, welche der Flüssigkeitsstrahl nach der Durchdringung des zu schneidenden Werkstücks 21 aufweist, effizient abbauen zu können. Das zweite Rahmengestell 30 ist jeweils an dessen vier Seitenwänden sowie am Boden mit einer Blechplatte 31 verschlossen, so dass ein oben offener Behälter gebildet ist. Die Seitenwände 31 des Auffangbeckens 29 reichen über das Niveau hinaus, auf welcher sich die Werkstückauflage 20 befindet. The sump 29 has a sufficient depth in order to reduce the residual energy, which has the liquid jet after the penetration of the workpiece to be cut 21, efficiently. The second frame 30 is closed at its four side walls as well as at the bottom with a metal plate 31, so that an open-topped container is formed. The side walls 31 of the collecting basin 29 extend beyond the level at which the workpiece support 20 is located.

[0015] Wie auch die Detailansicht in Fig. 4zeigt, sind zwei gegenüberliegende Seitenwände 31 des Auffangbeckens 29 mit Durchgangsöffnungen 32 versehen, durch welche jeweils ein Befestigungselement 40 hindurchragt. Der Durchmesser der Durchgangsöffnung 32 ist genügend gross gewählt, so dass das jeweilige Befestigungselement 40 nicht die Seitenwand 31 des Auffangbeckens 29 berührt, auch dann nicht, falls im Betrieb Auffangbecken 29 und Träger 10 relativ zueinander schwingen. As also shown in the detail view in Fig. 4, two opposite side walls 31 of the collecting basin 29 are provided with through holes 32, through which each a fastener 40 protrudes. The diameter of the passage opening 32 is chosen to be sufficiently large, so that the respective fastening element 40 does not touch the side wall 31 of the catch basin 29, even then, if in operation catch basin 29 and support 10 oscillate relative to each other.

[0016] Das jeweilige Befestigungselement 40 ist in Form eines Bolzens ausgebildet, an dessen inneren Ende eine Auflagefläche 40a gebildet und an dessen äusseren Ende ein Flansch 40b angeordnet ist. Die Werkstückauflage 20 liegt auf der Auflagefläche 40a auf und ist mit dieser mittels einer lösbaren Verbindung 41, z. B. einer Schraubenverbindung, verbunden. Das äussere Ende des Bolzens 40 ist durch eine Öffnung im ersten Rahmengestell 10 hindurchgeführt und über den Flansch 40b an diesem befestigt. The respective fastening element 40 is in the form of a bolt, formed at its inner end a bearing surface 40a and at its outer end a flange 40b is arranged. The workpiece support 20 rests on the support surface 40a and is connected thereto by means of a releasable connection 41, z. B. a screw connection connected. The outer end of the bolt 40 is passed through an opening in the first frame 10 and secured thereto via the flange 40b.

[0017] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Durchgangsöffnung 32 von einem Rohrabschnitt 33 umgeben, welcher an der Seitenwand 31 des Auffangbeckens 29 befestigt ist. Eine Dichtung 35 in Form einer z. B. aus Gummi gefertigten Manschette ist vorgesehen, welche endseitig den Rohrabschnitt 33 sowie den Bolzen 40 umschliesst. In the present embodiment, the passage opening 32 is surrounded by a pipe section 33 which is fixed to the side wall 31 of the catch basin 29. A seal 35 in the form of a z. B. made of rubber cuff is provided, which encloses the end of the pipe section 33 and the bolt 40.

[0018] Zur Montage der Bearbeitungsvorrichtung werden das Auffangbecken 29 und die Einheit aus Komponenten 10, 11, 12, 20, 22 separat voneinander platziert und - falls erforderlich - am Boden befestigt. To mount the processing device, the catch basin 29 and the unit of components 10, 11, 12, 20, 22 are placed separately from each other and - if necessary - attached to the ground.

[0019] Im Betrieb ist das Auffangbecken 29 mit Wasser gefüllt. Das Werkstück 21 liegt auf der Werkstückauflage 20 auf und ist mittels den Haltemitteln 22 fixiert. Die Kontur, entlang welcher das Werkstück 21 geteilt wird, liegt innerhalb der Ausnehmung 20a der Werkstückauflage 20, sodass der Flüssigkeitsstrahl, wenn er aus der Unterseite des Werkstücks 21 austritt, ungehindert durch die Werkstückauflage 20 hindurchtreten und sich im Wasser des Auffangbeckens 29 fortpflanzen kann. Dabei wird die Restenergie des Flüssigkeitsstrahls absorbiert, was zu Schwingungen des Auffangbeckens 29 führen kann. In operation, the catch basin 29 is filled with water. The workpiece 21 rests on the workpiece support 20 and is fixed by means of the holding means 22. The contour, along which the workpiece 21 is divided, lies within the recess 20a of the workpiece support 20, so that the liquid jet, when it exits from the bottom of the workpiece 21, pass through the workpiece support 20 unhindered and can propagate in the water of the collecting basin 29. In this case, the residual energy of the liquid jet is absorbed, which can lead to vibrations of the collecting basin 29.

[0020] Die eigentliche Bearbeitungsvorrichtung mit dem Träger 10 und dem verfahrbaren Schneidkopf 12 bildet zusammen mit der fix verbundenen Werkstückauflage 20 eine separate Einheit, die vom Auffangbecken 29 entkoppelt angeordnet ist. Das Auffangbecken 29 ist demnach in Bezug auf die Werkstückauflage 20 freistehend angeordnet. Durch diese Anordnung können Schwingungen des Auffangbeckens 29, die vom Abbau der Restenergie oder auch von anderen Einflüssen wie etwaigen Vibrationen des Bodens herrühren, nicht auf die Werkstückauflage 20 und somit auch nicht auf das Werkstück 21 übertragen werden. Insgesamt ist der Flüssigkeitsstrahl in Bezug auf das Werkstück 21 präzise verfahrbar, so dass eine sehr genaue Bearbeitung möglich ist. The actual processing device with the carrier 10 and the movable cutting head 12 forms together with the fixedly connected workpiece support 20, a separate unit which is arranged decoupled from the catch basin 29. The catch basin 29 is therefore arranged free-standing with respect to the workpiece support 20. By this arrangement, vibrations of the collecting basin 29, which result from the degradation of residual energy or other influences such as possible vibrations of the soil, not on the workpiece support 20 and thus not be transferred to the workpiece 21. Overall, the liquid jet with respect to the workpiece 21 is precisely movable, so that a very accurate processing is possible.

[0021] Die Dichtungen 35 zwischen den beiden Gestellen 10 und 30 verhindert, dass Wasser durch die Durchgangsöffnungen 32 nach aussen gelangt. The seals 35 between the two racks 10 and 30 prevents water from passing through the through holes 32 to the outside.

[0022] Die Entkoppelung von Auffangbacken 29 und Werkstückauflage 20 ist für diverse Bearbeitungsarten mittels Flüssigkeitsstrahl einsetzbar, um eine präzise Bearbeitung zu erzielen, z. B. für das Reinwasserschneiden, Abrasivschneiden, bei welchem dem Wasser Abrasivteilchen zugesetzt werden, und/oder zum Schneiden mittels anderen Arten von Flüssigkeiten. The decoupling of collecting jaws 29 and workpiece support 20 can be used for various types of processing by means of liquid jet in order to achieve a precise machining, z. As for pure water cutting, abrasive cutting, in which abrasive particles are added to the water, and / or for cutting by means of other types of liquids.

[0023] Aus der vorangehenden Beschreibung sind dem Fachmann zahlreiche Abwandlungen zugänglich, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, der durch die Ansprüche definiert ist. Numerous modifications will be apparent to those skilled in the art from the foregoing description without departing from the scope of the invention, which is defined by the claims.

[0024] So ist es denkbar, bei der Bearbeitungsvorrichtung mehr als einen Schneidkopf vorzusehen, um die Bearbeitung effizienter zu gestalten. Thus, it is conceivable to provide more than one cutting head in the processing device to make the processing more efficient.

[0025] Anstelle der vier Bolzen 40 sind auch andere Arten von Befestigungsmitteln denkbar, um die Werkstückauflage 20 am Träger 10 zu befestigen. Instead of the four bolts 40, other types of fastening means are conceivable to attach the workpiece support 20 on the carrier 10.

[0026] Im Auffangbecken 29 können zusätzliche Hindernisse, z.B. Leitbleche oder Ähnliches eingebaut sein, um die Restenergie des Flüssigkeitsstrahls auf effizientere Weise abbauen zu können. In the catch basin 29, additional obstacles, e.g. Baffles or the like may be installed in order to reduce the residual energy of the liquid jet in a more efficient manner.

Claims

1. Processing device for processing a workpiece (21) by means of at least one liquid jet, comprising a workpiece support (20) and a collecting basin (29) for reducing the energy which the at least one liquid jet has after penetrating the workpiece (21), characterized in that the sump (29) is arranged free-standing with respect to the workpiece support (20) to prevent transfers of vibrations of the sump to the workpiece support.

2. Apparatus according to claim 1, with a carrier (10) on which a cutting head (12) is arranged movable out of which emerges during processing of the liquid jet, wherein the workpiece support (20) with the support (10) is firmly connected.

3. Device according to claim 2, wherein the workpiece support (20) is releasably connected to the replacement thereof with the carrier (10), preferably by means of a screw connection (41).

4. Device according to one of claims 2 to 3, wherein the carrier (10) comprises a frame with feet (10 a).

5. Device according to one of claims 2 to 4, with the carrier (10) fastened fasteners (40) on which the workpiece support (20) rests.

6. Device according to one of claims 2 to 5, wherein the collecting basin (29) has openings (32) through which the fastening elements (40) protrude.

7. Apparatus according to claim 6, with seals (35) for sealing the openings (32).

8. Device according to one of claims 5 to 7, wherein the respective fastening element (40) comprises a bolt with a bearing surface (40a) for the workpiece support (20) and / or a flange (40b) for attachment to the carrier (10).

9. Device according to one of the preceding claims, wherein the collecting basin (29) comprises a frame (30) with feet (30 a) which is provided with side walls (31) and a bottom.

10. Device according to one of the preceding claims, with holding means (22) for releasably securing the workpiece (21) on the workpiece support (20).

11. Use of a device according to one of the preceding claims for machining a workpiece (21).